有限元分析软件在机床床身模态分析中的应用

振动现象是机床设计中所面临的问题之一,它能造成加工误差,影响零件的加工精度.模态分析主要用于确定结构或机器部件的振动特性.建立床身的三维有限元模型,利用大型有限元分析软件ANSYS,对床身部件进行了模态分析,得出了床身前五阶固有频率和振型,了解床身部件的各阶振动模态的特点,对于我们研究床身部件的动态特性是十分必要的,有利于机床床身系统的整体设计.     

基于有限元分析的机床床身模态分析与拓扑优化

机床床身作为机械加工设备的重要组成部件和基础部件,其静态特性和动态特性直接影响着机械加工设备的加工精度及其工作稳定性.以某经济型数控车床的床身为研究对象,联合运用三维实体造型软件Pro/E和大型有限元分析软件ANSYS,对研究对象进行模态分析和结构拓扑优化,再结合实地测量实验数据对此经济型数控车床的床身结构进行优化并确定合理的床身结构,为同类型数控设备的设计与制造提供理论依据与参考.     

六主轴数控车床床身的模态分析

利用ANSYS有限元分析软件对六主轴数控车床的床身进行了模态分析,获得其振动频率和振型,掌握了各阶振动模态的特点,为改进床身设计,合理地避开共振区提供了理论参考。     

加工中心床身尺寸元结构方法的优化研究

针对某加工中心床身结构特点及性能要求,采用有限元理论中Block Lanczos法对其进行模态分析,经分析得出一阶模态振型为立柱侧的床身沿Y方向上下摆动;二阶模态振型为沿Z方向前后摆动;三阶模态振型为在XOZ平面内床身整体发生扭曲变形;四阶模态振型为在XOZ平面内床身整体发生扭曲变形。之后对加工中心床身尺寸元结构的优化进行了研究,在床身基本尺寸不变的前提下,以加工中心床身尺寸元结构的固有频率为优化目标,提出了加工中心床身结构的改进方案,并最终通过分析确定了加工中心床身相应元结构的最优方案,即在加工中心床身结构质量减小的情况下,动态性能得到改善,此筋格的元结构尺寸优化是有效的。     

基于ABAQUS的数控车床床身有限元分析及结构优化设计

利用有限元法对数控车床床身进行静力分析和模态分析,并根据分析的结果对床身进行了结构轻量化设计.结果表明,在保证床身刚度基本不变的情况下,通过调整床身孔结构和加强筋的厚度,将床身质量降低了6.27%,可有效地降低产品成本.     

卧式数控车床床身结构的静动态特性对比分析

以卧式数控车床基础支撑件即床身的设计为出发点,简要介绍了卧式数控车床床身的结构布局、导轨形式和筋板类型等结构特征,建立了平床身、45°斜床身和75°斜床身的三维模型。通过分析其切削工况、载荷、约束条件,在有限元分析软件ANSYS Workbench中对3种结构的床身进行了静刚度及模态分析。通过对比分析3种角度床身结构的静动态特性,确定了45°斜床身为卧式数控车床床身的最优支撑结构。     

大型数控车床床身结构的有限元分析

数控车床动静态特性对车床的加工性能有非常重要的影响。针对某机床厂生产的CK6163A/8000大型数控车床结构进行了静力学分析,获得了床身的变形图、等效应力图和应变图;对床身结构进行模态分析,得到机床床身和主轴箱的前六阶固有频率,以此为基础,指出了车床床身的薄弱环节。     

树脂混凝土床身的动静态特性分析

本文对树脂混凝土机床床身的动静态特性进行了试验和分析,利用仪器对床身进行了测试,现场采用锤击法进行测试,运用振型相关矩阵校验进行验证,得到模态的可信性。识别出床身前10阶模态频率、阻尼和振型以及振型模态的相对位移量。并和有限元计算结果进行了对比,两者基本一致,表明有限元的正确性,为树脂混凝土床身CAD建模和CAE分析提供依据。     

立式加工中心床身结构动态特性有限元分析

以某立式加工中心床身为研究对象,对床身结构动态特性进行了研究。运用ANSYS有限元分析软件对其进行了模态分析,得出床身结构的前8阶模态频率及振型,在此基础上对其进行了谐响应分析,得到床身结构受外界激振力作用下的幅值频率响应曲线。结果表明:床身结构的各阶固有频率均大于机床的工作频率,激振力频率与床身结构的1、4阶固有频率接近时,床身容易发生共振。该床身结构具有较好的动态特性,验证了床身结构设计的合理性,为床身结构的优化设计提供了理论依据。     

高速卧式加工中心床身结构模态优化设计研究

通过对高速卧式加工中心床身的结构、模态振型及振幅的分析,结合各参数在床身重要结合面处的灵敏度,设计了床身结构的综合优化方案。将优化后的模型再次导入ANSYS进行模态分析,并将工作台处及导轨处的最大振幅与优化前进行比较,结果表明,基于这种模态优化方法,床身工作台及导轨处最大振幅较优化前均明显减小。     

CA6140床身动态特性的FEA应用

车削加工中由于车床床身振动而影响加工质量，因此在床身设计中应满足其动态特性。介绍利用Pro／Engineer建立有限元模型并通过Ansys分析床身固有频率、振型及动态特性。     

壁板结构热屈曲后模态特性试验

高速飞行器在服役期间面临着严酷的气动加热效应,热载荷会引起材料性能变化,会在结构内部产生热应力、热变形及热屈曲,从而改变结构的有效刚度,影响其动力学特性。针对铝合金壁板结构开展热屈曲后模态特性的试验,采用石英灯辐射加热方法模拟气动加热,利用热应变与温度的关系,获得了壁板结构热屈曲临近温度,进而选取屈曲前、屈曲后一系列温度状态开展热模态试验。试验结果表明,模态频率随加热温度的增加先降低,在临近屈曲温度附近达到最低值,热屈曲后随着温度增加又逐渐增加。由于不同阶模态对热载荷的敏感程度不一样,第3阶和第4阶模态在加热过程中发生交换,而模态阻尼随着加热温度的增加呈现增加的趋势。     

某柴油机机体模态测试及分析

以某V12柴油机为例，利用随机信号与振动分析系统CRAS V4．3的模态测试分析功能对该柴油机机体进行了模态测试，得到了机体结构的前5阶固有频率及相应振型，可看出机体各部分振动的特征，据此为发动机结构改进设计提供了试验依据。     

Shape optimization of rotating cantilever beams considering their varied modal characteristics

The modal characteristics of rotating structures vary with the rotating speed. The material and the geometric properties of the structures as well as the rotating speed influence the variations of their modal characteristics. Very often, the modal characteristics of rotating structures need to be specified at some rotating speeds to meet their design requirements. In this paper, rotating cantilever beam is chosen as a design target structure. Optimization problems are formulated and solved to find the optimal shapes of rotating beams with rectangular cross section.     

PolyMAX法在自升式平台模型损伤检测中的应用

对某自升式海洋平台模型进行了脉冲锤击法试验模态研究.采用移动力锤法对自升式海洋平台模型无损伤和有损伤两种工况进行振动测试,对振动数据采用PolyMAX法进行模态分析,研究了两种工况下的结构动态特性.试验分析结果表明,PolyMAX方法在自升式海洋平台模型损伤检测中,不仅能够获得清晰的稳态图,还可以有效识别结构模态频率、模态振型;根据平台模型损伤前后的模态参数可知,平台模型损伤后X,Y方向的一阶频率均有明显降低,尤其是损伤处模态振型变化更为明显.该特征为自升式海洋平台损伤检测提供了一个依据.     

低速载货汽车车架静动态特性分析

运用三维造型软件Pro／E建立YT5815P型车架的三维实体模型,将其导入ANSYS后,采用板壳单元离散车架,建立车架有限元模型。基于车架有限元模型的基础上,应用有限元法对其进行静动态特性分析,动态特性分析包括模态分析、谐响应分析及瞬态动力学分析。通过静力分析,获得了车架在弯曲工况和扭转工况下的应力及变形分布情况;模态分析采用试验与计算机仿真相结合的方法,获得了车架自由状态下的固有频率、振型特征,同时,车架有限元模型得到试验模型的验证;对车架进行谐响应分析以及瞬态动力学分析有助于提高系统的稳定性及乘坐舒适性。最后,综合分析结果,对车架结构提出了一些改进建议。     

机车车辆轴箱结构静强度与模态分析

强度性能是评价机车车辆结构性能的主要依据之一,对于新设计的轴箱结构,必须确保其在运用载荷作用下具有足够的承载能力,保证其在使用期间内的安全性和可靠性;轴箱在进行轻量化设计后,整体刚度有所降低,振动加剧,模态分析有助于了解轴箱的振动特性。利用有限元分析软件ANSYS对某型转向架轴箱进行了静强度和模态分析,为其综合强度性能评定提供依据。     

整体式挤压油膜阻尼器对管道振动抑制试验

Z型折叠机翼在大气中飞行时会呈现不同的形态,其结构动力学特性变化明显,对其模态特性的分析是研究其结构特性的重要研究方法。首先,简要介绍模态分析技术以及PolyMAX法识别模态参数的基本原理;其次,结合试验模态分析和工作模态分析方法,对设计加工的Z型折叠翼模型在不同折叠形态下进行了模态实验;最后,对获得Z型折叠机翼实验模型的前5阶模态参数。结果表明,Z型折叠板在不同折叠角度下,各阶模态振动差异很大,其中折叠角度为90°时,结构更加稳定。     

非浸入式超声导波液位测量方法研究

从Navier运动方程出发,求解了自由平板和覆水平板中导波的特征方程,并绘制了其频散曲线。自由平板和覆水平板频散特性对比分析后,发现了覆水平板中导波模态较自由平板多了一种Quasi-Scholte模态导波。通过数值计算、有限元模拟和实验研究,分别对自由平板和覆水平板中导波的传播特性和模态进行验证。在低频区,A_0模态导波存在于自由平板中,而Quasi-Scholte模态导波只存在于覆水平板中。利用Quasi-Scholte模态和A_0模态导波的传播特性设计液位测量实验,采用一激一收压电传感器布置方式,频率130 k Hz的2.5周期汉宁窗调制正弦波作为检测信号,结果表明,液位与导波传播时间呈线性关系,能够用于容器内液位测量。